کنتاکتورها و بریکرها از تجهیزات پرکاربرد مدار الکتریکی هستند. سوئیچ های قدرت به صورت سری در مسیر تامین نیروی بار قرار می گیرند تا در شرایط لازم مسیر بسته را باز و یا مسیر باز جریان را ببندند. با وجود شباهت های انواع سوئیچ قدرت مانند امکان اعمال فرمان و کنترل از راه دور اما تفاوت های عملکردی زیادی بین آنها وجود دارد. مقایسه کنتاکتور و بریکر در درک بهتر عملکرد هر کدام از این دو تجهیز به ما کمک می کند.
در این محتوا قصد داریم تفاوت کنتاکتور و بریکر را از نظر ساختار و عملکرد با هم بررسی کنیم. با ما همراه باشید.
بریکر چیست؟
بریکرها یا قطع کننده های مدار نوعی سوئیچ قدرت با کارکرد حفاظتی هستند. بریکر ها با کنتاکت بسته به صورت سری در مسیر بار قرار می گیرند در صورت بروز خطا کنتاکت به صورت خودکار باز می شود. از بریکر ها به منظور حفاظت از مدار و تجهیزات و یا ایزوله کردن بخشی از سیستم بهره می برند.
بریکر ها انواع مختلفی دارند. از جمله بریکرهای پرکاربرد می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کلید مینیاتوری
- کلید اتوماتیک
- کلید حرارتی
- کلید هوایی
هر کدام از بریکر ها ویژگی منحصر به فردی داشته و به منظور کارکرد ویژه ای طراحی شده است.
به طور مثال کلید حرارتی زیمنس از مدار در مقابل خطای اضافه بار، اضافه جریان و عدم تعادل فاز با رنج جریان 0.5 تا 100 آمپر محافظت میکند. اگر رنج جریان بالاتر باشد به کلید اتوماتیک نیاز داریم. کلید اتوماتیک زیمنس در رنج جریان 100 تا 2100 آمپر به کار برده می شود. در مواردی که ولتاژ خیلی بالاست به سراغ کلید هوایی می رویم. کلیدهای هوایی رنج جریان متفاوتی دارند. به عنوان مثال کلید هوایی زیمنس رنج جریان 630 تا 6300 آمپر را پوشش می دهد.
با وجود برخی تفاوت ها اما اصول عملکرد و ساختمان بریکرها مشابه بکدیگرد است. دو بخش اصلی در ساختار بریکر عبارت است از :
- تیغه یا کنتاکت
- واحد شناسایی خطا
شناخت ساختار بریکر در درک بهتر تفاوت کنتاکتور و بریکر به ما کمک میکند. در ادامه با هر بخش بیشتر آشنا می شویم.
تیغه یا کنتاکت در بریکر
گفتیم بریکر ها نوعی از سوئیچ هستند که به صورت سری در مسیر جریان مدار قرار می گیرند. در حالت عادی، وضعیت تیغه ها بسته و جریان بار برقرار است. تیغه ها با واحد شناسایی خطای بریکر در ارتباط هستند. در صورت بروز خطا کنتاکت ها تغییر وضعیت داده و باز می شوند.
بر اساس نوع واحد شناسایی خطا (تریپ یونیت) که در بخش بعدی توضیحات بیشتری راجع به آن داده می شود، مکانیزم قطع کنتاکت ها می تواند الکترونیکی، الکترومکانیکی یا الکترومغناطیسی باشد. اگر واحد شناسایی خطا از نوع الکترونیکی باشد قطع مسیر جریان به صورت الکترونیکی انجام می شود. اگر تریپ یونیت از نوع حرارتی مغناطیسی باشد بسته به نوع خطا کنتاکت ها به صورت الکترومکانیکی یا الکترومغناطیسی قطع می شود.
تفاوت کنتاکتور و بریکر در روش تغییر وضعیت کنتاکت نیاز به معرفی بیشتر تریپ یونیت در بریکر و آشنایی با ساختار کنتاکتور دارد. به این دو موضوع در ادامه بیشتر خواهیم پرداخت.
تریپ یونیت در بریکر
مهم ترین تفاوت کنتاکتور و بریکر وجود واحد شناسایی خطا در بریکر است. تریپ یونیت یا واحد شناسایی خطا یکی از بخش های مهم و جدایی ناپذیر بریکرهاست. اصل ماهیت حفاظتی بریکر بر نقش و وجود این واحد استوار است. واحد شناسایی خطا وظیفه نظارت بر جریان، ولتاژ و دیگر پارامترهای مدار الکتریکی را بر عهده دارد. هر زمان تریپ یونیت خطا و یا شرایط غیر عادی را در مدار تشخیص دهد دستور تغییر وضعیت تیغه بریکر صادر می شود.
واحد شناسایی خطای بریکر بر اساس نوع تکنولوژی به کار رفته در آن به دو گروه تقسیم بندی می شود:
- حرارتی – مغناطیسی
- الکترونیکی
درک نوع عملکرد هر یک از انواع تریپ یونیت ها ابعادی از تفاوت کنتاکتور و بریکر را برای ما آشکار می کند.
استفاده از تریپ یونیت حرارتی- مغناطیسی در بین بریکرهای مختلف بسیار رایج است. در این واحدها دو عنصر حرارتی و مغناطیسی از مدار محافظت می کنند. عنصر حرارتی یک تیغه بیمتال است. بیمتال در واقع دو آلیاژ با ضریب انبساط طولی متفاوت است که بر روی هم پرچ و یا پرس شده اند. این تیغه در مسیر عبور جریان قرار داده شده و با عبور جریان اضافه از آن گرم می شود. با طولانی شدن زمان عبور اضافه جریان، آلیاژی که ضریب انبساط طولی بیشتری دارد تیغه را خم کرده و مسیر عبور جریان را قطع می کند. بدین ترتیب بریکر از مدار در مقابل اضافه جریان محافظت می کند.
عنصر مغناطیسی یک سیم پیچ به دور هسته آهنی است. اگر جریان لحظه ای بالا، مشابه جریان اتصال کوتاه از سیم پیچ عبور کند آهن ربای الکتریکی ایجاد می شود. این آهن ربای الکتریکی قدرت کافی برای تغییر وضعیت تیغه های متحرک را دارد. به این ترتیب بریکر می تواند از مدار در مقابل خطای اتصال کوتاه محافظت کند.
آهن ربای الکتریکی در ساختار کنتاکتور هم به کار رفته است. اما همانطور که در قسمت کنتاکتور توضیح داده خواهد شد، یک تفاوت کنتاکتور و بریکر مربوط به کاربردی است که آهن ربای الکتریکی در آنها دارد.
تریپ یونیت الکترونیکی فقط در برخی از بریکرها به کار می رود. واحدهای تریپ الکترونیکی نسبت به نمونه های حرارتی مغناطیسی خطاهای بیشتری را شناسایی می کنند. این واحدها مجهز به یک ترانسفورماتور جریان هستند که مقدار جریان عبوری لحظه ای را اندازه گیری می کند. یکی از تفاوت های کنتاکتور و بریکرهایی که تریپ یونیت الکترونیکی دارند، نبود تجهیزات الکترونیکی اندازه گیری جریان در کنتاکتور است.
جزئیات بیشتر در مورد تریپ یونیت ها را در مقاله “تریپ یونیت کلید اتوماتیک” ببینید.
کنتاکتور چیست؟
کنتاکتورها سوئیچ های ساده تری نسبت به بریکر ها هستند و اغلب نقش راه اندازی و سوئیچینگ را برعهده دارند. یکی از مهم ترین کاربردهای کنتاکتور، راه اندازی موتور الکتریکی است. کنتاکتور بر خلاف بریکر به تنهایی هیچ محافظتی از مدار انجام نمی دهد. بنابراین در صورت راه اندازی موتور الکتریکی با کنتاکتور لازم است برخی تجهیزات حفاظتی مانند بیمتال و … در کنار کنتاکتور نصب شوند.
درک سایر تفاوت های کنتاکتور و بریکر نیاز به شناخت ساختار کنتاکتور دارد. ساختار کنتاکتور به صورت مفصل در مقاله “کنتاکتور چیست و چه کاربردهایی دارد” توضیح داده شده است. اما به صورت اجمالی در این جا به آن می پردازیم. مهم ترین بخش های ساختار کنتاکتور عبارتند از:
- کنتاکت
- بوبین یا آهن ربای الکتریکی
بوبین یا آهن ربای الکتریکی کنتاکتور، از یک سیم پیچ و یک هسته آهنی تشکیل شده است. سیگنال تغذیه بوبین از مسیر عبور جریان قدرت مجزاست. بوبین از طریق یک سیگنال خارجی مانند خروجی PLC یا رله در مدار کنترل تعذیه می شود. با تغذیه بوبین، سیم پیچ به آهن ربای الکتریکی تبدیل می شود. تیغه کنتاکتور هم از دو بخش ثابت و متحرک تشکیل شده است. بخش متحرک کنتاکت ها توسط آهن ربا جذب و میسر قدرت بسته می شود. با این تفاوت که تا وقتی بوبین تغذیه می شود کنتاکت ها بسته هستند.
تفاوت کنتاکتور و بریکر در تغییر وضعیت کنتاکت ها در اینجا مشخص می شود. تغییر وضعیت تیغه ها در کنتاکتور نیاز به تغییر در وضعیت سیگنال فرمان دارد. اما در بریکر با تغییر در شرایط مدار مانند بروز یا رفع خطا تیغه ها تغییر وضعیت می دادند. عملکرد تیغه ها در کنتاکتور و بریکر تفاوت های دیگری هم دارد در ادامه به آن بیشتر خواهیم پرداخت.
تفاوت کنتاکتور و بریکر در عملکرد تیغه ها
علاوه بر آنچه تا به اینجا گفته شد تفاوت کنتاکتور و بریکر در تیغه هایشان از سه منظر دیگر قابل بررسی است.
اولین تفاوت مربوط به ظرفیت عبور جریان از تیغه های قدرت است. چنانچه پیش تر گفتیم، در برخی بریکر ها مانند کلید هوایی رنج عبور جریان بسیار بالا و از 630 تا 6300 آمپر است اما در کنتاکتور ظرفیت عبور جریان محدود و کمتر است. مثلا رنج جریان عبوری در کنتاکتور زیمنس حدود 9 تا 800 آمپر است.
دومین تفاوت کنتاکتور و بریکر مربوط به وضعیت اولیه تیغه ها است. به این معنا که در کنتاکتور، تیغه های اصلی در حالت باز هستند و با وصل تغذیه بوبین بسته می شوند. در حالی که تیغه های بریکرها به صورت پیشفرض بسته هستند و با بروز خطا باز می شوند.
سومین تفاوت به عدم اتوماتیک بودن شرایط قطع و وصل تیغه ها در کنتاکتور مربوط است. به این معنا که در بریکر تیغه ها به صورت اتوماتیک با فرمان تریپ یونیت مدار را قطع می کنند. حتی در برخی نمونه ها پس از بر طرف شدن خطا امکان وصل مدار به صورت اتوماتیک هم وجود دارد. اما در کنتاکتور هیچ اقدامی به صورت خودکار اتفاق نمی افتد. قطع و وصل کنتاکت ها مستقیما به سیگنال فرمانی که بوبین را تغذیه می کند مرتبط است.
تفاوت کنتاکتور و بریکر در آهن ربای الکتریکی
در بریکر هایی که واحد تریپ حرارتی – مغناطیسی دارد از آهن ربای الکتریکی استفاده می شود. در ساختار کنتاکتور نیز آهن ربای الکتریکی وجود دارد. یک تفاوت کنتاکتور و بریکر در اینست که طراحی سیم پیچ تریپ یونیت به گونه ای است که در جریان نامی و عملکرد عادی، با اینکه سیم پیچ در مسیر عبور جریان قرار دارد ولی خاصیت مغناطیسی ندارد. با بالا رفتن ناگهانی جریان، آهن ربای الکتریکی ایجاد می شود که قدرت کافی برای تغییر وضعیت تیغه ها را دارد. اما طراحی سیم پیچ کنتاکتور به گونه ای است که به محض اینکه بوبین تغذیه شود، آهن ربای الکتریکی ایجاد می شود.
جمع بندی
- اساس کار کنتاکتور سوئیچینگ قدرت در مدار است. کنتاکتور معمولا در مدار راه اندازی موتور مورد استفاده قرار می گیرد. بریکر اما یک تجهیز حفاظتی است و به منظور حفاظت از مدار و تجهیزات آن مورد استفاده قرار می گیرد.
- کنتاکتور در جریان و ولتاژ متوسط و ضعیف کار می کند ولی بریکر ها در جریان و ولتاژ های متوسط و بالا نیز کار می کنند.
- کنتاکتور در شرایط عادی مدار کار می کند، اما بریکر در شرایطی که در مدار خطا رخ داده است عمل می کند.
- برخی بریکر ها امکان وصل خودکار و قطع اتوماتیک را در زمان بروز خطا دارند. اما قطع و وصل کنتاکتور حتما به سیگنال فرمان بوبین نیاز دارد.
- کنتاکتور برای قطع و وصل قسمت ثابت و متحرک تیغه، از مکانیزم الکترومغناطیسی تغذیه بوبین استفاده می کند. اما در بریکر این فرآیند توسط تریپ یونیت حرارتی – مغناطیسی یا الکترونیکی انجام می شود.
- در کنتاکتور هیچ مکانیزمی برای اندازه گیری جریان یا ولتاژ عبوری وجود ندارد اما در بریکر تجهیزات اندازه گیری جریان و یا تشخیص تغییرات مقدار جریان وجود دارد.